ENERGETICKÁ HOSPODÁRNOSŤ BUDOV - PDF

Description
ENERGETICKÁ HOSPODÁRNOSŤ BUDOV ENERGY PERFORMANCE OF BUILDINGS Katarína Knížová Abstract The question of saving energy is actual in every sphere of companies. One of Accesses, how to cut consumption in

Please download to get full document.

View again

of 7
All materials on our website are shared by users. If you have any questions about copyright issues, please report us to resolve them. We are always happy to assist you.
Information
Category:

Advertisement

Publish on:

Views: 11 | Pages: 7

Extension: PDF | Download: 0

Share
Transcript
ENERGETICKÁ HOSPODÁRNOSŤ BUDOV ENERGY PERFORMANCE OF BUILDINGS Katarína Knížová Abstract The question of saving energy is actual in every sphere of companies. One of Accesses, how to cut consumption in the buildings and environmental load of environment, is to assessment of the build from the aspect of energy efficiency. This work is included to energy certification of buildings; it is deals of calculation process for to definition of energy consumption of buildings for living (family houses and apartment blocks). A result is assessment of general delivery energy, on base what the building is classing to a category of energy efficiency. Keywords Energy, performance, certification, calculation methodology, heating and domestic hot water systems ÚVOD Európska únia, ako nadnárodné spoločenstvo, prijala smernicu č. 2002/9/ES o energetickej hospodárnosti budov a členským štátom uložila povinnosť zapracovať ju do národnej legislatívy. Cieľom spoločenstva je zlepšiť energetickú náročnosť budov, čo sa prejaví znížením spotreby energie v budovách a zníži sa zaťaženie životného prostredia emisiami CO 2. Budovy majú dopad na dlhodobú spotrebu energie a nové budovy by preto už v návrhu mali spĺňať minimálne požiadavky na energetickú hospodárnosť. Ďalším zámerom smernice je aj výraznejšie presadenie využívania obnoviteľných zdrojov energie v budovách, s ohľadom na reálnosť ich uplatnenia z hľadiska návratnosti. Členské štáty majú za úlohu vytvoriť jednotnú metodiku výpočtu energetickej hospodárnosti budov, definovať minimálne energetické požiadavky pre nové a obnovované budovy, zaviesť do stavebnej praxe energetickú certifikáciu a pravidelnú kontrolu kotlov a klimatizačných systémov. Predpokladá sa, že metodický postup bude jednotný, odlišný len na regionálnej úrovni, to znamená, že bude umožňovať vzájomné porovnanie energetickej náročnosti jednotlivých stavieb. Pričom sa berú do úvahy klimatické a miestne podmienky, konštrukčná charakteristika stavby a všetky zariadenia vnútorného prostredia budov. Všetky právne predpisy a administratívne kroky museli členovia EÚ vykonať tak, aby nadobudli účinnosť od januára Pre začatie s vykonávaním energetickej certifikácie sa pripúšťa odklad 3 roky, z dôvodu nedostatočného počtu kvalifikovaných odborníkov. S ohľadom na možný nedostatok kvalifikovaných odborníkov, umožnila únia využiť 3- ročný odklad. Odpoveďou Slovenska na túto skutočnosť bolo prijatie zákona č. 555/2005 o energetickej hospodárnosti budov s platnosťou od januára 2006, ktorý nadobúda účinnosť od. januára V doterajšej praxi v oblasti riadenia energií sa využívali energetické audity, ktoré umožňujú zhodnotiť technický stav budovy, jej technického zariadenia a prevádzky a následne navrhnúť opatrenia na zlepšenie.. Zákon o energetickej hospodárnosti budov Ako bolo vyššie uvedené, implementáciou európskej smernice na pôde slovenskej legislatívy je zákon č. 555/2005 o energetickej hospodárnosti budov, ktorý definuje postupy a opatrenia na zlepšenie energetickej náročnosti budov, a to: Jednotnú metodiku výpočtu, Minimálne energetické požiadavky pre nové a významne obnovované budovy, Povinné vydávanie energetických certifikátov Energetická hospodárnosť predstavuje množstvo energie potrebnej na splnenie všetkých energetických potrieb súvisiacich s normalizovaným užívaním budovy, ktorá sa vypočítava a vyjadruje v číselných ukazovateľoch celkovej potreby energie a emisie oxidu uhličitého. Pri jej stanovení musíme rozlišovať budovy podľa ich účelu využitia a režimu samotnej prevádzky, to znamená že máme kategórie budov, ako napr. rodinné a bytové domy, administratívne budovy, školy, hotely a reštaurácie, nemocnice, športové stavby atď. Energetická certifikácia sa vykonáva len na budovu ako celok, a tá sa na základe číselného vyjadrenia celkovej dodanej energie zaradí do energetickej triedy od A až G. Dokladom o vykonaní certifikácie bude vydaný energetický certifikát a energetický štítok budovy, ktorého platnosť je maximálne 0 rokov. Povinnosťou vlastníka budovy je uchovať tento certifikát po celý čas jeho platnosti, v prípade zmeny vlastníka ho odovzdať novému, a v prípade prenájmu odovzdať nájomcovi jeho kópiu. Katarína Knížová, Ing., Technická univerzita v Košiciach, Stavebná fakulta, Katedra teórie a techniky budov/ústav budov a prostredia, Vysokoškolská 4, Košice, Z tohto právneho predpisu vyplýva, že povinnosť certifikovať budovy sa vzťahuje na všetky nové budovy a výrazne obnovované, ktorých kolaudačné konanie sa začne po. januári 2008 a budovy predávané alebo prenajímané po tomto dátume. Obr. Energetický certifikát budovy. strana.2 Metodika výpočtu energetickej hospodárnosti budov Podrobnosti o metodike výpočtu energetickej hospodárnosti budov, obsah energetického certifikátu vrátane rozpätí energetických tried upravuje Vyhláška MVRR SR č. 625 z 22. novembra 2006, ktorou sa vykonáva zákon o energetickej hospodárnosti budov. Výpočet je založený na štyroch typoch hodnotenia, a to projektové, normalizované, prevádzkové a upravené, ktoré sa od seba líšia vstupnými údajmi o budove. Tab. Vstupné údaje a účel spracovania certifikátu Ukazovateľ Hodnotenie Vonkajšie klimatické podmienky Vnútorné prostredie budovy Spôsob využitia Konštrukcie a vybavenie budovy Použitie certifikátu Projektové Normalizované Prevádzkové Upravené Normové normové projektované projektované Normové normové skutočnosť skutočnosť Skutočnosť skutočnosť skutočnosť skutočnosť Skutočnosť skutočnosť skutočnosť skutočnosť stavebné povolenie kolaudačné rozhodnutie v čase užívania návrh opatrení Pri každom hodnotení sa stanoví potreba energie pre jednotlivé miesta a oblasti spotreby, a to: - potreba energie na chladenie a vykurovanie, na ohrev teplej vody, na vetranie a klimatizáciu a na osvetlenie. Súčtom týchto čiastkových výsledkov dostávame celkovú dodanú energiu budovy tzv. globálny ukazovateľ, na základe, ktorého určíme energetickú triedu budovy. 2 ENERGETICKÁ CERTIFIKÁCIA BUDOV NA BÝVANIE PROJEKTOVÉ HODNOTENIE Pre kategóriu budov na bývanie, teda rodinné a bytové domy, sa do výpočtu potreby energie zahŕňajú len prvé dve oblasti spotreby, teda potreba energie na vykurovanie a prípravu teplej vody. To znamená, že pri spracovaní energetického certifikátu budeme hodnotiť tieto dva systémy a ich jednotlivé podsystémy. 2 2. Potreba energie pre systém vykurovania Energetické požiadavky systému vykurovania vychádzajú zo základnej potreby tepla na vykurovanie, ktorá nám musí zabezpečiť požadovanú teplotu vnútorných priestorov. To znamená, že stanovíme tepelné straty a tepelné zisky objektu. V tomto prípade, pri projektovom hodnotením umožňuje vykonávacia vyhláška využiť dennostupňovú metódu podľa normy STN Tepelnotechnické vlastnosti stavebných konštrukcií a budov. Tepelná ochrana budov. Dennostupňová metóda vychádza z normalizovaného počtu dennostupňov D =3422 K.deň štandardného vykurovacieho obdobia pre teplotu vnútorného vzduchu 20 C. Dĺžka vykurovacieho obdobia je 22 dní a priemerná teplota vonkajšieho vzduchu je stanovená na 3,9 C. Pre presnejšie stanovenie mernej potreby tepla je možné postupovať podrobnejšími metódami a vychádzať z priemerných mesačných alebo hodinových klimatických údajov. Súčasťou stanovenia mernej potreby tepla je aj posúdenie energetického kritériá, ktoré je jedným zo štyroch záväzných kritérií normy STN Tepelnotechnické vlastnosti stavebných konštrukcií a budov. Tepelná ochrana budov. Pre potreby výpočtov podlahovej plochy a obostavaného objemu budovy sa uvažuje s vonkajšími rozmermi budovy (vrátane obalovej konštrukcie). Obr. 2 Možné tepelné straty a zisky objektu V rámci bilancie však treba zohľadniť aj tepelné straty, ktoré v systéme vykurovania vznikajú, teda hovoríme o podsystéme zdroj tepla, distribúcia, akumulácia a nakoniec aj samotné odovzdávanie tepla (emisia). Obr.3 Definovanie jednotlivých podsystémov systému vykurovania 2.. Odovzdávanie tepla (emisia) V tomto podsystéme, emisia tepla, sa určujú tepelné straty odovzdávaním zo samotných vykurovacích telies, ktoré zohľadňujú: energetickú interakciu medzi samotným telesom a prostredím (teplotný gradient po výške miestnosti), pozíciu a charakter vykurovacieho telesa, typ kontroly a riadenia teploty v miestnosti. Za jedno výpočtové obdobie sa určia podľa vzťahu: f =. f. f -. ( / ) Radiant int hydr hem, H kwh rok η lem, H je potreba tepla na vykurovanie v kwh/rok f Radiant faktor radiácie () 3 f int faktor prerušenia prevádzky vykurovania f hydr faktor hydraulickej vyváženosti η l,em celkový koeficient tepelných strát emisiou do priestoru, ktorý závisí od typu vykurovania a vykurovacích telies, polohy telesa vzhľadom k ochladzovaným plochám a druhu termostatickej regulácie so zohľadnením výšky miestnosti, a stanoví sa podľa vzťahu: (2) η = 4 - η + η + η l,em ( ) L B C η L koeficient teplotného gradientu η B koeficient špecifických strát cez vonkajšie konštrukcie, η C koeficient regulácie teploty v miestnosti. Hodnoty uvedených faktorov a koeficientov sú stanovené pre konkrétne podmienky vykurovacieho systému podľa pripravovanej normy pren Space heating emision systems Distribúcia tepla Pri distribúcii tepla dochádza k odovzdávaniu tepla z teplo nosnej látky cez obalový materiál rúrky do okolitého prostredia. Veľkosť tepelných strát závisí od umiestnenia rozvodov (vo vykurovanej alebo nevykurovanej časti, zabudované do stavebnej konštrukcie podlahy alebo steny),či sú rozvody izolované alebo nie a aká tepelná izolácia je použitá, tiež od samotného materiálu rozvodov a dĺžky rozvodnej siete. Vplyv materiálu rúrky a použitej izolácie je zohľadnený v hodnote lineárneho súčiniteľa prechodu tepla potrubím U (W/mK). Pri výpočte je dobré rozlíšiť rozvody vedené vo vykurovanom a nevykurovanom priestore, keďže tepelné straty z distribúcie vo vykurovanom priestore predstavujú pre nás v konečnej bilancii systému vykurovania tepelný zisk. Hodnota skutočne navráteného tepla do priestoru sa stanoví cez faktor využitia tepelných ziskov (podiel celkových ziskov k celkovým stratám budovy). Tepelná strata z distribúcie sa určí podľa vzťahu: = U.( θ - θ ). L. t ( kwh/ rok) hd, l, j m i, j j H 000 j U l,j predstavuje lineárny súčiniteľ prechodu tepla potrubím v W/(m.K) θm stredná teplota vykurovacieho média v C θi,j teplota okolitého prostredia v C Lj dĺžka rozvodného potrubia v m j index pre potrubia s rovnakými okrajovými podmienkami t H čas vykurovania v hodinách za rok Obeh vykurovacieho média v okruhu zabezpečuje obehové čerpadlo, a aj pre toto zariadenie je potrebné stanoviť potrebu energie, čo označujeme ako prídavná energia podsystému distribúcie. Závisí na hydraulickom rozložení prúdu, tlakovej strate a pracovných podmienok obehového čerpadla. Hydraulická energia je ovplyvnená základnými fyzikálnymi pravidlami, preto pri výpočte sú aplikované korekčné faktory, ktoré tieto najdôležitejšie vplyvy reprezentujú. Postup výpočtu energie pre obehové čerpadlo je obsiahnutý v norme pren Space heating distribution systems. Aj v tomto prípade je časť energie vytvorenej samotnou prácou čerpadla navrátená do vody alebo do vzduchu Zdroj tepla Tepelné straty zo zdroja vykurovania zahŕňajú v sebe tepelné straty z dymovodu a cez obalovú konštrukciu zdroja, prídavnú energiu pre obehové čerpadlo (ak nie je zahrnuté do podsystému distribúcie) a činnosť horáka. Pri výpočte sa musí zohľadniť typ zdroja tepla, jeho umiestnenie, stredné čiastkové zaťaženie, prevádzkové podmienky a spôsob riadenia zdroja. Vychádzame zo základných vstupných údajov, a to potreby tepla na vykurovanie H a potreby tepla na prípravu teplej vody W v kwh/rok s ohľadom na prevádzkový čas zdroja t v hod/rok. Výpočtový postup vychádza z nasledovných princípov: a) údaje sa vzťahujú k trom základným režimom zdroja, ktoré sú vyjadrené jeho účinnosťou: účinnosť pri plnom zaťažení kotla (00%-ný výkon), účinnosť strednom zaťažení kotla (predstavuje asi 30% z plného výkonu), účinnosť pri režime stand-by (0 %-ný výkon), (3) 4 b) výkonnosť a tepelné straty zdroja sú stanovené cez účinnosti zdroja podľa jeho typu a prevádzkových podmienok. Čiastkové tepelné straty pre jednotlivé pracovné režimy sa určia nasledovne (vychádzajúc z účinnosti po teplotnej korekcii pre konkrétne prevádzkové podmienky zdroja): a) tepelné straty zdroja pri plnom zaťažení sa stanovia podľa vzťahu: ( 00- ηgn,pn,cor ) gn,pn,cor =. Pn.000 (W) η gn,pn,cor η gn,pn,cor účinnosť zdroja po teplotnej korekcii pri plnom zaťažení v %, Pn nominálny výkon zdroja v kw b) tepelné straty zdroja pri strednom zaťažení vyjadríme podľa vzťahu: ( 00- ηgn,pint,cor ) gn,pint,cor =. Pint.000 (W) η gn,pint,cor η gn,pint,cor účinnosť zdroja po teplotnej korekcii pri plnom zaťažení v %, Pint výkon zdroja při strednom zaťažení (30 % z plného výkonu) v kw c) tepelné straty zdroja pri plnom zaťažení sa stanovia podľa vzťahu: θ - θ,25 gn,w i,gn gn,p0,cor = gn,p0. (W) Δθtest gn,p0 pomocná tepelná strata zdroja pri testovacích podmienkach vo W, θ gn,w priemerná teplota vody na zdroji v C, θ i,gn vnútorná teplota vzduchu v miestnosti v C, Δ θ test rozdiel medzi teplotou zdroja a teplotou pri testovacích podmienkach v C Celková tepelná strata zdroja sa určí podľa vzťahu: gn,px h,gn=.t gn (kwh/rok) 000 gn,px tepelné straty zdroja zohľadňujúce všetky režimy vo W t gn - celkový pracovný čas zdroja v hod za rok (t gn = 5088 hod/rok) Pre zabezpečenie činnosti horáka je potrebné dodať elektrickú energiu, ktorú opäť vyjadríme ako prídavnú energiu podsystému zdroja tepla. Vychádzame z rovnakých predpokladov ako pri výpočte samotných tepelných strát. Komplexný postup, potrebné vzťahy a charakteristiky pre rôzne zdroje je uvádzaný v jednotlivých častiach pripravovanej normy pren Space heating generation systems (podľa typu zdroja tepla vybrať príslušnú normu). Aj pri tomto podsystéme uvažujeme s možnosťou spätného získania tepla z tepelných strát cez plášť zdroja a z prídavnej energie na horák. 2.2 Potreba energie pre systém prípravy teplej vody Energetická potreba systému prípravy teplej vody v sebe zahŕňa rovnako ako pri systéme vykurovania, podsystémy distribúcie, akumulácie a zdroja teplej vody. Opäť musíme definovať základnú potrebu tepla na ohrev potrebného množstva vody, z ktorej sa potom vychádza v ďalších výpočtoch. Túto hodnotu stanovíme zo špecifickej potreby tepla definovanej v prílohách vykonávacej vyhlášky podľa kategórie budovy (uvádzaná je v kwh na jednotku podlahovej plochy za rok) a samotnej podlahovej plochy. Pre presnejší výpočet môžeme vychádzať z normy pren Domestic hot water systems, kde sa napr. v prípade hotelov uvažuje s počtom lôžok, alebo pri stravovacích zariadeniach vychádzame z počtu pripravených jedál atď. (4) (5) (6) (7) Obr. 4 Definovanie jednotlivých podsystémov systému prípravy teplej vody 5 2.2. Distribúcia teplej vody Distribučné potrubie teplej vody zahŕňa celý rozvod od zásobníka k užívateľovi, vrátane cirkulačného potrubia. K tepelným stratám z distribúcie môže dochádzať v čase odberu, to znamená že voda odovzdáva teplo rúrke, a tu uvažujeme s časovým úsekom odberu. Alebo sa voda neodoberá, čas stagnácie, a vtedy dochádza k vyrovnávaniu teplôt medzi médiom a okolím. Preto pred samotným výpočtom musíme definovať čas odberu vody, počet časových etáp stagnácie a jednotlivé časti potrubia, ktorých sa to týka. V prípade cirkulácie vody nám tieto hodnoty ovplyvní aj samotná prevádzková doba cirkulačného čerpadla. Celkové tepelné straty z distribúcie potom určíme ako súčet: a) tepelných strát v čase odberu vody stanovených podľa vzťahu: w,d,i=.u i.l i.(θw,d -θ amb ).t w (kwh/rok) 000 b) tepelných strát v čase stagnácie vody stanovených podľa vzťahu: 3 w,d,p= 365.c w.v w.(θw,d - θ amb ).N tap/3,6.0 (kwh/rok) U i lineárny súčiniteľ prechodu tepla potrubím vo W/(m.K) L i dĺžka potrubia v m θ w,d priemerná teplota vody v potrubí v C θ amb priemerná teplota okolia v C t w čas využívania teplej vody v hod/rok c w merná tepelná kapacita vody v J/(kg.K) V w objem vody v rúrkach potrubia v m 3 N tap počet dodávok teplej vody počas dňa v x/deň Teplo odovzdané z teplej vody vo vykurovanom priestore nám prispieva k zabezpečeniu vnútornej teploty, preto tepelné straty z distribučného rozvodu vo vykurovanom priestore nám znižujú potrebu energie pre systém vykurovania. V prípade cirkulácie teplej vody je potrebné ešte stanoviť prídavnú energiu pre cirkulačné čerpadlo, pričom vychádzame z príkonu čerpadla a jeho prevádzkovej doby. Metodika výpočtu pre tento podsystém je spracovaná v norme pren Domestic hot water systems, distribution. (8) (9) Akumulácia teplej vody V tejto časti stanovujeme tepelnú stratu zásobníka cez jeho obalovú konštrukciu. K výpočtu potrebujeme tepelnú stratu zariadenia pri testovacích podmienkach za 24 hodín, ktorú určuje výrobca, strednú teplotu vody v zásobníku a teplotu okolia, postupujeme podľa normy pren Domestic hot water systems, generation. Celkové tepelné straty zásobníka potom určíme podľa vzťahu: (θ - θ ) w,s amb w,s= s-b (kwh/rok) θs,s-b θ w,s stredná teplota vody v zásobníku teplej vody v C θ amb stredná teplota okolia zásobníka teplej vody v C θ s,s-b rozdiel teplôt pri stanovení pohotovostnej spotreby energie v C s-b pohotovostná denná spotreba energie v zásobníku v kwh/deň V prípade že sa zásobník nachádza vo vykurovanom priestore, opäť nám tepelné straty tohto podsystému vylepšujú energetickú bilanciu systému vykurovania Zdroj teplej vody Pri tomto podsystéme postupujeme rovnako ako pri zdroji tepla pre systém vykurovania. Rozdiel je len vo vstupných hodnotách potreby tepla a prevádzkového času zdroja. Pri spoločnom zdroji uvažujeme potrebu tepla pre ohrev vody a aj pre vykurovanie, pri osobitných zdrojoch vychádzame zo zodpovedajúcich vstupných údajov. Opäť je tu možnosť spätne získaného tepla ako zisk pre systém vykurovania. (0) 6 2.3 Celková dodaná energia, primárna energie a emisie CO 2 Celková dodaná energia je súčtom dodanej energie pre jednotlivé energetické médiá a pre jednotlivé miesta spotreby v budove. To znamená, že urobíme súčet energetických potrieb systému vykurovania a systému prípravy teplej vody, zohľadníme pri tom spätne získané teplo (navrátené tepelné straty) a túto hodnotu podelíme podlahovou plochou objektu. Výsledkom je hodnota globálneho ukazovateľa v kwh/m 2 podlahovej plochy za rok, a podľa nej zaradíme budovu do energetickej triedy. Súčasťou energetického certifikátu je aj primárnej energie budovy a emisií škodlivín CO 2, čo stanovíme prepočtom cez konverzné faktory podľa typu energetického média a zdroja. Obr. 5 Schéma energetickej bilancie podľa miesta spotreby s možnosťou navrátených tepelných strát 3 ZÁVER Energetická certifikácia, ktorej je tento článok venovaný, predstavuje nový prístup k hod
Related Search
We Need Your Support
Thank you for visiting our website and your interest in our free products and services. We are nonprofit website to share and download documents. To the running of this website, we need your help to support us.

Thanks to everyone for your continued support.

No, Thanks